大多数实际应用的燃烧系统中都存在壁面,它在气体动力学、热力学和反应动力学等方面均强烈影响着燃烧过程。事实上,火焰-壁面的相互作用是目前未燃碳氢化学物排放的主要机制之一,随着排放要求越来越严苛,对于燃烧系统效率和碳氢化合物排放限值的要求越来越高,亟需研究火焰-壁面相互作用这一双向耦合过程。这不仅能为发动机和各类燃烧室的设计提供理论依据,还可以丰富燃烧装置内部的近壁面燃烧理论。因此,本文在结合国内外学者对火焰-壁面相互作用研究现状的基础上,针对壁面作用下的CH₄/Air预混射流火焰结构及燃烧特性进行了实验和数值模拟研究。具体研究内容和成果如下:（1）搭建了用于研究射流火焰与壁面相互作用的实验台架。基于实验台架的相关参数,耦合相关化学反应机理,建立了壁面作用下CH₄/Air预混燃烧过程的二维数值计算模型,并进行了实验验证,发现模拟结果与实验结果具有较好的一致性。（2）通过实验和数值模拟相结合的方法,对比无壁面作用的情况,给出了不同雷诺数下壁面对CH₄/Air预混射流火焰特性的影响规律。结果表明,壁面作用下的预混锥轮廓长度小于无壁面时所对应的长度。壁面的存在会抑制火焰向下游拉伸,使预混锥高度减小、预混锥尖端处宽度增加。在壁面作用下,整体温度云图会沿着径向扩展,最高温区域范围小于无壁面时的情况。在近壁面处,气体的温度梯度和速度梯度均会增加。此外,壁面的存在改变了中心线上的气体速度,增加预混锥尖端附近的最大压力值以及整体压力。（3）以数值模拟为主,实验研究为辅的方法获得了不同壁面位置时CH₄/Air预混射流火焰的燃烧特性。结果表明,随着燃烧器出口到壁面下表面的垂直距离（即分离距离）的增加,火焰内部的预混锥逐渐从喇叭形变为完整锥形,预混锥轮廓的长度逐渐增加。当壁面在预混锥尖端上方时,随着分离距离的增加,预混锥高度逐渐增加,但增幅逐渐减小;中心线上的混合气温度峰值和速度峰值逐渐增加;中心线上的反应物（CH₄）、中间产物（CO）和生成物（CO₂,H₂O）的净反应速率峰值和峰值所对应的轴向距离均随之增加。此外,在壁面与预混锥尖端最接近时（即分离距离为11 mm时）,近壁面处气体的径向温度峰值和速度梯度均为最大。近壁面处化学反应强度随着分离距离的减小而逐渐增强。此外,随着分离距离的增加,CO排放因子先增加再降低最后基本不变。在分离距离略小于预混锥高度时,CO排放因子达到峰值。（4）通过数值模拟的方法研究了壁面物性参数对近壁面处CH₄/Air预混射流火焰燃烧特性的影响规律。结果表明,壁面导热系数的降低导致近壁面处的混合气温度升高,温度梯度减小,并且有利于增强CO与OH之间的反应强度,使得CO₂浓度增加。气固界面上的传热强度随着壁面导热系数增加而增强。随着壁面散热逐渐增强,壁面温度逐渐降低,近壁面处的气体温度随之减小,近壁面处化学反应强度减弱,气固界面上的传热强度增强。